SIG» DES Liées UC volcanisme MIOCENE DE TIFRAOUINE
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SIG» DES Liées UC volcanisme MIOCENE DE TIFRAOUINE
CARTOGRAPHIE ET ANALYSE SPATIALE SOUS « SIG » DES MINERALISATIONS LIEES AU VOLCANISME MIOCENE DE TIFRAOUINE (ALGERIE NORD-OCCIDENTALE) (Ould Taleb Zohra-Ouibrahim1, BenaliHanafi2Belmouhoub Abdelkader3et Medini Said4) 1 Laboratoire de Ressources Minérales et Energétiques, FHC, Université M’Hamed Bougara de Boumerdès, 35000Algérie. E. mail : [email protected] 2 LMMA, Université des sciences et de la technologie Houari Boumediene USTHB Alger 3 Université Abou Bekr Belkaid Tlemcen 4 Université d'Oran Es-Sénia Résumé Le massif magmatique tertiaire de Tifraouine se situe dans le partie ouest de la zone externe du domaine tello-rifain des Maghrébides qui forme la portion africaine de la chaîne alpine. Il est constitué de deux assises volcaniques ; la première, basale, est formée par une alternance d’andésites à amphibole et biotite et des pyroclastites andésitiques, alors que la seconde, au sommet, est constituée par des andésites à pyroxène. La minéralisation polymétallique principale est de type veinulée, elle est encaissée essentiellement dans les andésites à pyroxènes affectées par une forte carbonatation. Toutes ces roches et leurs minéralisations associées ont fait l'objet de plusieurs études (Belmouhoub, 2004; Benali, 2007 ; Medini, 2010 et ORGM, 1989-1992-1994-2000). Les données recueillies sont stockées et gérées par un SIG sous forme d’une base de données. La base de données de Tifraouine présenté dans cette étude est un travail de regroupement des objets géoréférencés (géodatabase) avec leurs attributs. La vue donne l’aspect graphique, la table d’attributs l’aspect descriptif ; le Système d’Information Géographique «SIG» relie l’aspect graphique à l’aspect descriptif. L’aspect graphique de la base de données élaborée correspond à la carte géologique interactive de Tifraouine (Ould Taleb-Ouibrahim, 2013); l’aspect descriptif correspond aux données géochimiques et lithologiques des sondages. 1 L’analyse des teneurs géochimiques permet la réalisation des cartes thématiques de plomb, zinc, cuivre, or et argent de Tifraouine, celle-ci montrent la nature de leur distribution. Elle permet d’une part, la mise en évidence des métallotectes structuraux tels que les failles régionales NW-SE et les caldeiras, et d’autre part, l’existence d’une zonalité géochimique du zinc dans la partie centrale et du cuivre dans la partie Nord du volcan de Tifraouine. Mots clés: Tifraouine, Nord algérien, volcanisme miocène, minéralisation, GIS, base de données Géologie Le massif volcanique de Tifraouine se situe à une quarantaine de Kilomètres au Sud Ouest de la ville d’Oran, et à 35 Kms environ au Nord Est d’Ain Temouchent. Il se localise dans le complexe structural essentiellement allochtone et appartient à la zone tello rifaine du domaine externe des Maghrébides (Fig.1). Fig.1: Esquisse structurale du Nord algérien (réalisé à partir de Ciszak 1993). L’ensemble allochtones est constitué d’un socle paléozoïque et/ou mésozoïque surmonté en discordance par une couverture néogène (P. Guardia, 1975; M. Megartsi, 1985; R.Ciszak, 1993). 2 Fig.2: Carte géologique simplifiée du Sahel d’Oran (réalisée à partir de la carte de Guardia, 1975). Le socle paléozoïque est représenté par le horst du Dj. El Akhal, qui occupe la portion NordEst du secteur d’étude (Fig.2). Ces formations plus anciennes affleurent en fenêtre, au sein des formations miocènes post-nappes. Elles dessinent un horst à cœur dévonien, orienté N60-70° et affecté par des failles transversales de direction N140-160°. Les formations magmatiques miocènes se localisent sur le prolongement occidental du horst du Dj. El Akhal. Elles se développent sur une grande superficie et composent le massif volcanique de Tifraouine. Postérieurement à sa formation, le volcan de Tifraouine a été affecté par une série d’accidents tectoniques lui donnant une structure circulaire en caldeiras. Dans l’ensemble, le volcan est constitué de deux structures circulaires emboîtées: une structure externe de 9Km de diamètre renfermant un indice à Cu-Au de Dj Touila et une structure interne de 2.5-3Km de diamètre renfermant un autre indice à Cu de Oued Chadia. Les roches éruptives qui recoupent en s’épanchant sur les terrains du premier cycle postnappe sont représentées par des andésites (70%), rhyolites (20%) et des dacites (10%) mises 3 en place au cours de la phase tortonienne Elles apparaissent sous forme de coulées, de pyroclastites ainsi que de corps subvolcaniques (Benali, 2007). Elles sont constituées par deux assises volcaniques: l’une à la base formée par une alternance d’andésites à amphibole et pyroclastites andésitiques, la seconde assise est constituée par des andésites à pyroxènes. Elles sont souvent affectées par des altérations hydrothermales qui consistent en une séricitisation, silicification, carbonatation, ainsi qu’une argilisation (H. Benali, 2007). - La séricitisation est l’altération rencontrée dans les parties profondes des sondages. Elle est souvent accompagnée par la formation de biotite hydrothermale et parfois de chlorite. Les séricites se développent au dépend des plagioclases qui sont totalement ou partiellement remplacés. - La silicification se traduit par l’augmentation de la proportion du quartz secondaire et affecte tous les niveaux des sondages. Elle se manifeste aussi par la formation du quartz microgranulaire qui remplit les veinules associées à la calcite - La carbonatation affecte tous les niveaux des sondages, elle se manifeste sous plusieurs formes : i) une calcite microsparitique produit d’altération de plagioclases ; ii) une calcite sparitique rencontrée dans les veinules et qui accompagne souvent le quartz et la minéralisation ; iii) Une calcite/ankérite sous forme de rhomboèdres. - L’argilisation est l’altération la plus superficielle, elle se manifeste par l’altération des plagioclases. Macroscopiquement, elle présente un aspect pulvérulent de kaolinite et au microscope en amas cryptocristallins. La minéralisation est présente dans les parties riches en carbonates, elle est encaissée dans les andésites à pyroxènes et partiellement dans les dacites (A. Belmouhoub, 2004 ; Kolli et al. 2005 ; H. Benali, 2007). Elle apparaît sous trois types morphologiques principaux : disséminé, bréchique avec un aspect massif et en veinules sécantes. 4 L’association minérale est à dominante de chalcopyrite, de pyrite et de magnétite avec occasionnellement de l’or natif et présence de galène et de sphalérite. Cette association englobe en fait deux paragenèses distinctes (O. Kolli & al. 2005): la première paragenèse moins fréquente, se présente sous forme de dissémination et de petits niveaux d’amas massifs bréchifiés. Elle est composée de magnétite, oligiste, pyrrhotite, pyrite chalcopyrite. Elle correspond probablement au type amas sulfuré. La deuxième paragenèse, plus importante, est composée de pyrite, chalcopyrite, marcasite, melnicovite, sphalérite, galène, est associée à une fissuration hydrothermale minéralisée de type épithermal (Benali, 2007). Les composantes d’un SIG L'information géographique possède une double composante: 1. Une composante graphique: elle présente la forme et la localisation de l’objet, sous forme graphique (Fig. 3). 2. Une composante attributaire : elle désigne les caractéristiques qualitatives et quantitatives de l’objet localisé. Les données sont stockées et gérées sous forme de table d’attributs. La géométrie de ces entités est figurée dans la colonne « SHAPE »; chaque ligne horizontale correspond à une entité et la colonne « OBJECT » correspond à l’identifiant qui sert de lien entre les données graphiques et les donnée alphanumériques. Fig. 3: Présentation des composantes graphique et attributaire du SIG. 5 La référence géographique Pour que les couches soient superposables, il faut qu’elles aient une même référence géographique. Pour le gisement de Tifraouine, cette référence spatiale correspond à celle de la région de l’Ouest algérien « NORD SAHARA 1959 UTM Zone 30» (Z. Ould TalebOuibrahim, 2013). Structure de la géodatabase de Tifraouine Le type de base de données utilisé correspond à la géodatabase personnelle d’ArcGis 9.3. La géodatabase de Tifraouine contient un jeu de classes d’entités ou dataset, des classes d’entités, des classes d’objets et un fichier Raster. Tous ces éléments sont créés, importés et stockés dans l’interface « ArcCatalog ». • La géodatabase : Avant de créer la géodatabase, nous allons nous connecter au dossier qui l’accueillera. On clique droit sur la nouvelle connexion puis on choisit dans le menu contextuel «New» puis « personnel Géodatabase». La base de données est créée automatiquement avec l’extension « mdb» qui signifie métadatabase. • Jeux de classes d’entités (Dataset) : regroupe des classes hétérogènes d’entités ayant une même référence spatiale et des tables d’attributs différentes. Les principales étapes de création d’une « Dataset » sont : - Création de la Dataset dans la géodatabase. - Détermination de sa référence spatiale. • Classe d’entités ou couche : c’est un ensemble d’entités ayant un même type de géométrie et une même table d’attributs. Les différentes étapes de création d’une classe d’entités sont: - Création de la nouvelle classe d’entités dans la Dataset. 6 - Sélection de son type de géométrie. Le type polygone correspond aux formations géologiques, le type polyligne aux failles, limites littorales et oueds et le type point aux sondages de Tifraouine. - Détermination des champs de la table d’attributs. • Les classes d’objets (tables) : elles sont importées dans la géodatabase à partir des fichiers de format « xls ». Elles se caractérisent par un ensemble de champs qui correspondent aux données lithologiques et géochimiques des sondages lesquels seront joints à la table d’attributs de la couche des sondages par l’option de « Jointure ». • Le fichier Raster : c’est l’image scannée de la carte géologique JPG de Tifraouine au 1/10 000, sur laquelle les différentes classes d’entités sont éditées. Le fichier Raster contient des symboles, des annotations et des toponymes qui aident à identifier les objets (entités). L'intégration de ces objets dans le SIG nécessite de disposer des points de calage qui permettront d'établir une relation entre le repère de la carte et le repère de travail du SIG. Pour cette raison, on lui donne la même référence spatiale que la Dataset. A la fin de la création des différents éléments composant la géodatabase de Tifraouine, sa structure finale se présente comme suit (fig. 4) : Fig.4: Structure finale de la géodatabase deTifraouine. 7 • Edition des classes d’entités de la géodatabase L’Edition de toute les classe d’entités est effectuée dans l’interface « ArcMap » ; elle est réalisée par les étapes suivantes: - Ajout du fichier raster qui comporte les entité à éditer. - Ajout de la classe d’entités à éditer. - Zoom sur les entités à éditer. - Démarrage de l’édition à l’échelle 1/1000 en utilisant l’option « Editor ». 1. Edition des classes d’entités de type « Polygone et polylignes » Les attributs des entités polygones sont introduits dans la table d’attributs de leur couche au fur et à mesure de leur édition; ils représentent la nature et l’âge des formations géologiques. Les classes d’entités polylignes ne possèdent pas d’attributs ; celle des oueds possède une table avec un seul champ qui correspond à leurs noms. 2. Edition des classes d’entités de type « Point » Les classes d’entités de type point correspond aux couches des sondages deTifraouine dont les attributs correspondent respectivement aux coordonnées XY, aux données géochimiques et lithologiques et aux moyennes de Pb, Zn, Cu, Au et Ag des sondages. Les entités de type points sont éditées par l’option « Tools /Add XY Data ». 3. Jointures des classes d’entités de type point Les jointures permettent d’obtenir la liaison entre les entités et leurs attributs. Elles sont réalisées pour les classes d’entités dont le nombre de champs est supérieur à 20. Dans la géodatabase deTifraouine, seule la couche des données géochimiques des sondages possède une jointure. Elle présente une table d’attributs ayant soixantaine de champs relatifs aux intervalles échantillonnés. Les étapes de réalisation des jointures sont les suivantes : - Ajout de la feuille xls relative aux coordonnées géographiques XY des sondages. - Edition de la couche des coordonnées XY des sondages par l’option « Tools XY Data ». 8 - Ajout de la feuil xlsx des données géochimiques des sondages. - Jointure des données géochimiques par l’option « Joins and Relates » à la table d’attributs de la couche « XY des sondages » éditées. La présentation des différentes tables d’attributs des couches de sondages est la suivante : Fig.5:Tables d’attributs des sondages deTifraouine. A la fin d’édition des différentes classes d’entités, la base de données de Tifraouine montre l’aspect graphique suivant (fig.6) : 9 10 Fig. 6 : Aspect graphique de la géodatabase de Tifraouine L’analyse thématique L’analyse thématique est effectuée en fonction des moyennes des teneurs de Pb-Zn-Cu-Au et Ag des sondages deTifraouine. Elles est réalisée en trois étapes : 1. Calcul des moyennes géochimiques de Pb-Zn-Cu en % et, Au-Ag en g/t, pour chaque sondage deTifraouine. 2. Edition des couches relatives à la distribution des teneurs de Pb-Zn-Cu-Au-Ag, par l’option « Tools / XY Data». 3. Symbologie des différentes teneurs par l’option « Graduated symbol». L’aspect graphique des couches éditées est représenté par les cartes thématiques des figures 7, 8, 9, 10, et 11. Fig. 7 : Distribution des teneurs de plomb de Tifraouine. 11 Fig. 8 : Distribution des teneurs de zinc de Tifraouine. Fig. 9 : Distribution des teneurs de cuivre de Tifraouine. 12 Fig. 10 : Distribution des teneurs d'argent de Tifraouine. Fig. 11 : Distribution des teneurs de l'or de Tifraouine. 13 Interprétation de l’analyse thématique Les cartes thématique de Tifraouine montrent la répartition des teneurs géochimiques de PbZn-Cu-Au et Ag contrôlées par les failles N140°- 160°. Ces dernières présentent une direction où se sont produits les principaux épanchements volcaniques et se sont mis en place les indices de Touila et de Chadia (H. Benali, 2007). A. Partie centrale du massif 1. Le sondage CH-6 situé à l’intersection des failles N140°- 160° et des failles transversales présentent les teneurs les plus élevées de plomb, de zinc et de cuivre (Fig. :7, 8 et 9). 2. Les teneurs de plomb et de zinc sont les plus élevées du massif et présentent des teneurs irrégulières. On en déduit donc, une répartition zonale de plomb et de zinc. 3. Les teneurs d’or et d’argent sont absentes (Fig. 10 et 11). 4. Le sondage S17 placé à l’extérieur de la caldeira et les sondages S7,S8,CH-4,CH-5, S38 et S25 se trouvant loin des failles N140°- 160° sont stériles (Fig. :7, 8 et 9). Ils montrent que les caldeiras et les failles régionales N140° sont des excellents guides de prospection. B. Partie Nord du massif (indice Chadia) 1. Les teneurs de plomb sont très variables ; d’une part, les faibles teneurs de plomb comprises entre 0,032% - 0,24% tels que S28, S1 et S3se trouvent à l’Ouest de la faille régionale ; d’autre part, les très faibles teneurs comprises entre 0,002% - 0,032% se répartissent régulièrement de part et d’autre de cette faille(Fig.7).Il existe donc deux générations de plomb à faible teneurs. La première à faibles teneurs et la deuxième à très faible teneurs. 2. Le zinc présente les plus faibles teneurs comprises entre 0,0045% et 0,014% qui se répartissent régulièrement de part et d’autre des failles régionales N140° (Fig.8). Le zinc est donc postérieur à la fracturation 14 3. Les teneurs de cuivre sont très variables. D’une part, les teneurs élevées (0,1% à 0,56%) se répartissent régulièrement de part et d’autres des failles régionales N140° telles que S23-S28-S10-S11 et S20; d’autre part, les plus faibles teneurs (0,0065% à 0,034%) tels que S5, et S13, se localisent à l’Est de la faille N140°, alors que les teneurs les plus élevées S24 et S26 ( 0,56% à 1,42%) se trouvent à l’Ouest de ces failles (Fig.9). Il existe donc deux générations de cuivre à teneurs élevées. 4. Les teneurs d’or et l’argent se répartissent régulièrement de part et d’autre de la fracturation majeure. Néanmoins, les teneurs de l’or sont plus fréquentes que celles de l’argent (Fig.10 et 11). En conclusion, l’analyse thématiques montre que les teneurs de Pb-Zn-Cu-Au-Ag, présentent deux phases de dépôt séparées par une fracturation majeure N140°-160° . - La première phase correspond au dépôt des teneurs élevées de plomb, de zinc et de cuivre dans la partie centrale, et de faibles teneurs de plomb dans la partie Nord; elle correspondrait au type amas sulfurés synvolcaniques (Benali, 2007). - La deuxième phase se distingue dans la partie Nord par les teneurs élevées de cuivre et or accompagnées d’argent, ainsi que par des faibles teneurs de plomb et de zinc ; elle correspondrait au type filons post-volcaniques épithermal (Benali, 2007) . Références Benali, H., 2007. Les minéralisations associées aux roches magmatiques tertiaires du Nord de l’Algérie: Typologie, pétrologie, cadre géodynamique, et implications métallogéniques. Thèse Doct. Etat, U. S. T. H. B., Alger. 173P. , Ciszak, R., 1993. Evolution géodynamique de la chaîne tellienne en Oranie (Algérie occidentale) pendant le Paléozoïque et le Mésozoïque. Thèse Doct. Etat, Univ. Toulouse, 513p. 15 Guardia, P., 1975. Géodynamique de la marge alpine du continent africain d’après l’étude de l’Oranie Nord Occidentale. Relations structurales et paléogéographiques entre le Rif externe, le Tell et L’avant-pays atlasique. Thèse Sc. Univ. Nice, 286 p Kolli O., Belmouhoub A. & Benali H., 2005. Caractérisation minéralogique et texturale de la minéralisation à Cu, (Au), Pb, Zn du massif volcanique miocène du Tifraouine (Oranie, Ouest algérien). 1st International Conference on the Geology of the Tethys, Cairo University, November, 2005, P. 55-68 Louni-Hacini, A., 2002. La transition du magmatisme calco-alcalin au magmatisme alcalin dans l’Oranie (Algérie nord occidentale). Thèse Doct. Etat, U. S. T. H. B., Alger. 210 P Megartsi, M., 1985. Le volcanisme Mio-Plio-quaternaire de l’Oranie nord occidentale. Thèse de Doct. Etat, Univ. 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Rapport sur les résultats des travaux de prospection des polymétaux associés au volcanisme dans le Nord-Ouest Algérien (Région de M’Sirda) ; 6Planches, 43P Titov, E., 1992. Rapport final sur les résultats des travaux de prospection des polymétaux associés au volcanisme, effectués dans le massif de M’Sirda Nord Ouest algérien ; 7Planches, 60P. 16